Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một phương pháp đơn giản hóa để đánh giá dòng nước ngầm trong tương tác giữa dòng chảy và tầng chứa nước
Tóm tắt
Quá trình tương tác giữa dòng chảy và tầng chứa nước đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự lan truyền của sóng lũ trong một dòng chảy. Hiểu biết cơ bản nhất về tương tác này có thể được giải thích qua hướng dòng chảy giữa một nguồn nước mặt và tầng chứa nước phía dưới. Khi xảy ra lũ, mực nước dòng chảy tăng lên, và nước được thẩm thấu vào tầng chứa nước, quá trình này đảo ngược khi mực nước dòng chảy giảm. Do đó, cơ chế tích hợp giữa dòng chảy bề mặt và dòng chảy ngầm đặc biệt quan trọng cho các mô hình, nơi mà phản ứng của hệ thống dựa trên các tương tác đồng thời giữa hai miền dòng chảy chính này. Trong nghiên cứu này, việc mô phỏng số của sóng lũ đã được trình bày với sự xem xét về tương tác giữa dòng chảy và tầng chứa nước. Việc hiệu chỉnh đã được thực hiện trên một sự kiện lũ giả định bằng cách dẫn hướng một biểu đồ thủy tĩnh đã biết cho một đoạn dòng có mặt cắt ngang hình chữ nhật, hoàn toàn thâm nhập vào tầng chứa nước bên cạnh theo mô tả của Zitta và Wiggert (Water Resour Res 7:1341–1345, 1971). Một phương pháp toán học đơn giản hóa, dựa trên định luật Darcy, đã được trình bày ở đây để giải quyết các phương trình dòng chảy ngầm. Các kết quả thu được từ quy trình áp dụng cũng được so sánh với giải pháp do Zitta và Wiggert đề xuất năm 1971. NSE và RMSE (m3/s) ước tính cho các biểu đồ thủy tĩnh đã mô phỏng bằng phương pháp được đề xuất so với quy trình áp dụng của Zitta và Wiggert (Water Resour Res 7:1341–1345, 1971) lần lượt là 0.9983 và 0.8544. Do đó, việc sử dụng quy tắc Simpson (3/8) không được khuyến nghị do tính toán phức tạp và độ nhạy cảm của nó, và việc sử dụng phương pháp đơn giản hóa được đề xuất để đánh giá dòng chảy bên là tốt hơn.
Từ khóa
#tương tác dòng chảy và tầng chứa nước #mô phỏng sóng lũ #định luật Darcy #dòng chảy ngầm #thủy tĩnhTài liệu tham khảo
Aravin VI, Numerov SN (1965) Theory of Fluid Flow in Undeformable Porous Media, pp. 292–296
Bear J (1972) Dynamics of fluids in porous media. Dover Publications Inc., New York, p 365
Bencala KE (1993) A perspective on stream-catchment connections. J North Am Benthol Soc 12(1):44–47
Castro NM, Hornberger GM (1991) Surface-subsurface water interactions in an alluviated mountain stream channel. Water Resour Res 27(7):1613–1621
Chen X, Chen X (2003) Stream water infiltration, bank storage, and storage zone changes due to stream-stage fluctuations. J Hydrol 280(1–4):246–264
Choudhary M, Chahar BR (2007) Recharge/seepage from an array of rectangular channels. J Hydrol 343(1–2):71–79
Cooper HH, Rorabaugh MI (1963) Groundwater movements and bank storage due to flood stages in surface streams. US Geol Surv Water Supply Pap 1536:343–366
Ferris JG (1951) Cyclic fluctuations of water level as a basis for determining aquifer transmissibility. vol 2, publ 33. International Assoc Sci Hydrology, General Assembly of Brussels
Gill MA (1978) Flood routing by the Muskingum method. J Hydrol 36(3–4):353–363
Hall FR, Moench AF (1972) Application of the convolution equation to stream–aquifer relationships. Water Resour Res 8(2):487–493
Hantush MM, Govindaraju RS, Mariño MA, Zhang Z (2002) Screening model for volatile pollutants in dual porosity soils. J Hydrol 260(1–4):58–74
Hogarth WL, Parlange JY, Parlange MB, Lockington D (1999) Approximate analytical solution of the Boussinesq equation with numerical validation. Water Resour Res 35(10):3193–3197
Hornberger GM, Ebert J, Remson I (1970) Numerical solution of the Boussinesq equation for aquifer-stream interaction. Water Resour Res 6(2):601–608
Jacobs CE, Hunter R (1950) Flow of groundwater in engineering hydraulics. John Wiley, New York, pp 321–386
Kalbus E, Schmidt C, Molson JW, Reinstorf F, Schirmer M (2009) Influence of aquifer and streambed heterogeneity on the distribution of groundwater discharge. Hydrol Earth Syst Sci 13(1):69–77
Kim JH, Geem ZW, Kim ES (2001) Parameter estimation of the nonlinear muskingum model using harmony search 1. JAWRA J Am Water Resour Assoc 37(5):1131–1138
Kim SH, Ahn KH, Ray C (2008) Distribution of discharge intensity along small-diameter collector well laterals in a model riverbed filtration. J Irrig Drain Eng 134(4):493–500
Kochina P (1962) Theory of ground water movement. (trans: Roger De Wiest JM). Princeton University Press, Princeton, pp 497–517, 572–588
Matthews John H (2004) Simpson's 3/8 Rule for Numerical Integration. Numerical Analysis - Numerical Methods Project. California State University, Fullerton
Madlala TE (2015) Determination of groundwater-surface water interaction, upper Berg River catchment, South Africa. MSc thesis. Department of Earth sciences. University of the Western Cape
Majumdar PK, Sridharan K, Mishra GC, Sekhar M (2013) Unsteady equation for free recharge in a confined aquifer. J Geol Min Res 5(5):114–123
Miracapillo C, Morel-Seytoux HJ (2014) Analytical solutions for stream-aquifer flow exchange under varying head asymmetry and river penetration: comparison to numerical solutions and use in regional groundwater models. Water Resour Res 50:7430–7444
Perkins SP, Koussis AD (1996) Stream–aquifer interaction model with diffusive wave routing. J Hydraul Eng 122(4):210–218
Pinder GF, Sauer SP (1971) Numerical simulation of flood wave modification due to bank storage effects. Water Resour Res 7(1):63–70
Safavi HR, Afshar A, Ghaheri A, Marino MA (2004) A coupled surface water and groundwater flow model. Iran J Sci Technol B104:38–48
Sophocleous M (2002) Interactions between groundwater and surface water: the state of the science. Hydrogeol J 10(1):52–67
Spanoudaki K, Nanou A, Stamou AI, Christodoulou G, Sparks T, Bockelmann B, Falconer RA (2005) Integrated surface water-groundwater modelling. Glob Nest J 7(3):281–295
Swamee PK, Mishra GC, Chahar BR (2000) Solution for a stream depletion problem. J Irrig Drain Eng 126(2):125–126
Todd DK (1956) Groundwater flow in relation to a flooding stream. Proc Am Soc Civil Eng ASCE 81(2):1–20
Tung YK (1985) River flood routing by nonlinear Muskingum method. J Hydraul Eng 111(12):1447–1460
Verma RD, Brutsaert W (1970) Unconfined aquifer seepage by capillary flow theory. J Hydraul Div 96(6):1331–1344
Yoon J, Padmanabhan G (1993) Parameter estimation of linear and nonlinear Muskingum models. J Water Resour Plan Manag 119(5):600–610
Zitta VL, Wiggert JM (1971) Flood routing in channels with bank seepage. Water Resour Res 7(5):1341–1345